Cells must amplify external signals to orient and migrate in chemotactic gradient fields. We find that human neutrophils release adenosine triphosphate (ATP) from the leading edge of the cell surface to amplify chemotactic signals and direct cell orientation by feedback through P2Y2 nucleotide receptors. Neutrophils rapidly hydrolyze released ATP to adenosine that then acts via A3-type adenosine receptors, which are recruited to the leading edge, to promote cell migration. Thus, ATP release and autocrine feedback through P2Y2 and A3 receptors provide signal amplification, controlling gradient sensing and migration of neutrophils.

T-cell activation requires the influx of extracellular calcium, although mechanistic details regarding such activation are not fully defined. Here, we show that P2X(7) receptors play a key role in calcium influx and downstream signaling events associated with the activation of T cells. By real-time PCR and immunohistochemistry, we find that Jurkat T cells and human CD4(+) T cells express abundant P2X(7) receptors. We show, using a novel fluorescent microscopy technique, that T-cell receptor (TCR) stimulation triggers the rapid release of ATP (<100 microM). This release of ATP is required for TCR-mediated calcium influx, NFAT activation, and interleukin-2 (IL-2) production. TCR activation up-regulates P2X(7) receptor gene expression. Removal of extracellular ATP by apyrase or alkaline phosphatase treatment, inhibition of ATP release with the maxi-anion channel blocker gadolinium chloride, or siRNA silencing of P2X(7) receptors blocks calcium entry and inhibits T-cell activation. Moreover, lymphocyte activation is impaired in C57BL/6 mice that express poorly functional P2X(7) receptors, compared to control BALB/c mice, which express fully functional P2X(7) receptors. We conclude that ATP release and autocrine, positive feedback through P2X(7) receptors is required for the effective activation of T cells.

Antibiotic resistance poses an increasingly grave threat to the public health. Of pressing concern, rapid spread of carbapenem-resistance among multidrug-resistant (MDR) Gram-negative rods (GNR) is associated with few treatment options and high mortality rates. Current antibiotic susceptibility testing guiding patient management is performed in a standardized manner, identifying minimum inhibitory concentrations (MIC) in bacteriologic media, but ignoring host immune factors. Lacking activity in standard MIC testing, azithromycin (AZM), the most commonly prescribed antibiotic in the U.S., is never recommended for MDR GNR infection. Here we report a potent bactericidal action of AZM against MDR carbapenem-resistant isolates of Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, and Acinetobacter baumannii. This pharmaceutical activity is associated with enhanced AZM cell penetration in eukaryotic tissue culture media and striking multi-log-fold synergies with host cathelicidin antimicrobial peptide LL-37 or the last line antibiotic colistin. Finally, AZM monotherapy exerts clear therapeutic effects in murine models of MDR GNR infection. Our results suggest that AZM, currently ignored as a treatment option, could benefit patients with MDR GNR infections, especially in combination with colistin.

G protein-coupled receptors (GPCRs) are the most widely targeted gene family for FDA-approved drugs. To assess possible roles for GPCRs in cancer, we analyzed The Cancer Genome Atlas (TCGA) data for mRNA expression, mutations, and copy number variation (CNV) in 20 categories/45 sub-types of solid tumors and quantified differential expression of GPCRs by comparing tumors against normal tissue from the GTEx database. GPCRs are over-represented among coding genes with elevated expression in solid tumors. This analysis reveals that most tumor types differentially express >50 GPCRs, including many targets for approved drugs, hitherto largely unrecognized as targets of interest in cancer. GPCR mRNA signatures characterize specific tumor types and correlate with expression of cancer-related pathways. Tumor GPCR mRNA signatures have prognostic relevance for survival and correlate with expression of numerous cancer-related genes and pathways. GPCR expression in tumors is largely independent of staging/grading/metastasis/driver mutations. GPCRs expressed in cancer cell lines largely parallels GPCR expression in tumors. Certain GPCRs are frequently mutated and appear to be hotspots, serving as bellwethers of accumulated genomic damage. CNV of GPCRs is common but does not generally correlate with mRNA expression. Our results suggest a previously under-appreciated role for GPCRs in cancer, perhaps as functional oncogenes, biomarkers, surface antigens and pharmacological targets.List of abbreviations/acronyms CAFs: Cancer associated fibroblasts; CCLE: Cancer Cell Line Encyclopedia; CNV/CNA: Copy number variation/ amplification; DE: Differential Expression; GPCR: G protein-coupled receptor; GTEx: Gene Tissue Expression Project [[1][1]]; GtoPdb: IUPHAR/BPS Guide to Pharmacology [[2][2]]; MDS: Multi-dimensional Scaling; Nmut: Number of genes with somatic non-silent mutations per tumor genome; OE: Overexpression; TCGA: The Cancer Genome Atlas; [Table 1][3] lists abbreviated cancer names. [1]: #ref-1 [2]: #ref-2 [3]: #T1